Comment la précision des bilans écologiques s’améliore

Si l’on veut savoir à quel point une voiture, une éolienne ou un morceau de fromage est respectueux de l’environnement, on se fie à son bilan écologique. Cette analyse couvre le cycle de vie d’un produit ou d’un service («life cycle assessment» (LCA) en anglais). «Un bilan écologique n’est rien d’autre qu’une méthode mathématique. Elle dépend entièrement de la qualité des données sur lesquelles elle repose», rappelle Michael Weinold, qui travaille aujourd'hui à l'ETH Zurich. Il a mené ses travaux de recherche au Laboratoire d’analyse des systèmes énergétiques au PSI.

Le problème est le suivant: les bilans écologiques classiques ne peuvent pas couvrir l’ensemble des processus qui contribuent à l’impact environnemental d’un produit. Ce sont ceux qui établissent le bilan écologique qui décident où se situe la limite. De ce fait, Michael Weinold a analysé des méthodes qui comblent cette lacune avec des données de l’économie mondiale. Ce faisant, il s’est heurté à un autre problème: pour mener ces bilans écologiques dits hybrides, il existe plusieurs méthodes dont les différences n’avaient pas été complètement clairement établies jusqu’ici.

Avec Guillaume Majeau-Bettez, du Centre international de référence sur le cycle de vie des produits, procédés et services (CIRAIG) à Montréal, au Canada, Michael Weinold a analysé ces différentes méthodes. Dans le cadre de deux études, publiées dans la revue spécialisée Journal of Industrial Ecology, les deux chercheurs montrent comment faire pour réduire ces quatre méthodes hybrides reconnues à deux seulement. Ils émettent également des recommandations sur les cas dans lesquels il convient d’utiliser telle ou telle méthode.

L’influence subjective

Un bilan écologique est censé collecter les données de l’ensemble du cycle de vie d’un produit. Cette chaîne de processus couvre la fabrication, les matières premières, l’approvisionnement énergétique, les transports et beaucoup d’autres services. Ainsi, dans le cas de l’essence pour une voiture, il n’y a pas que sa combustion qui compte, mais aussi l’origine du carburant. «Pour le naphta, ou l’essence brute, la chaîne s’arrête le plus souvent là où le pétrole est extrait, explique Michael Weinold. Mais théoriquement, on pourrait inclure également la recherche, l’administration et les projets immobiliers des compagnies pétrolières.»

Où fixer la limite? La décision dépend de ceux qui conduisent l’analyse. «Le bilan écologique est donc un processus partiellement subjectif, relève encore le chercheur. Et ce même s’il s’agit d’une procédure normalisée selon la norme ISO. Car celle-ci ne précise pas où se situent les limites du système.»

Ces composants subjectifs peuvent avoir des conséquences directes sur l’économie, par exemple dans le cas du nouveau Mécanisme d’ajustement carbone aux frontières ou MCAF de l’Union européenne. Ce dernier est censé garantir que les marchandises importées soient soumises à une charge financière proportionnelle à leur empreinte carbone. Il renchérit par exemple l’importation d’acier depuis la Chine. «En termes économiques, les conséquences sont importantes, souligne Michael Weinold. Les calculs doivent donc être aussi objectifs que possible, car en fin de compte, c’est nous, les consommateurs, qui en assumons les coûts.»

Combiner les connaissances détaillées et l’exhaustivité

La solution: combiner les données détaillées sur les processus de production avec les données économiques mondiales. Ces données sont saisies dans ce qu’on appelle des tableaux d’entrées-sorties: elles montrent l’interdépendance des secteurs économiques et les incidences écologiques qui en découlent. Ces tableaux indiquent, par exemple, combien d’argent le secteur aérien américain dépense en acier. Si, par ailleurs, on connaît les émissions de CO₂ liées à la production d’acier, on peut calculer la part de ces émissions imputable au secteur aérien.

La méthode qui combine les données de processus classiques avec les tableaux d’entrées-sorties de l’économie est appelé bilan écologique hybride ou analyse du cycle de vie hybride («hybrid life cycle assessment» ou HLCA). «Par définition, les tableaux économiques sont complets, rappelle Michael Weinold. Dans le cas des bilans écologiques hybrides, il n’est donc plus nécessaire de fixer une limite arbitraire.»

Seulement deux méthodes au lieu de quatre

Depuis les années 1970, des chercheurs développent différentes méthodes pour produire des bilans écologiques hybrides. «A ce jour, il existe quatre méthodes principales reconnues scientifiquement et quelques variantes de ces dernières», explique Michael Weinold. Dans le cadre de travaux de recherche complexes, le chercheur a analysé ces différentes méthodes et a finalement réussi à montrer que, mathématiquement, on pouvait les réduire à deux.

«La preuve n’a pas été facile à apporter», se souvient Michael Weinold. Les auteurs de l’une des quatre méthodes principales avaient commencé par se montrer sceptiques et avaient demandé des calculs supplémentaires pour différents cas particuliers. Mais finalement, il s’est avéré que ces méthodes, bien que formulées différemment, concordaient mathématiquement.

Les deux méthodes restantes se distinguent l’une de l’autre par leur complexité. Dans le cas de l’approche par paliers («tiered HLCA»), plus simple, le bilan de processus classique est complété par les données issues des tableaux d’entrées-sorties. Pour le bilan écologique du fromage, par exemple, on utilise des données concrètes, comme la quantité de lait ou la consommation d’électricité. Là où ces données manquent, on recourt aux données moyennes du secteur des produits laitiers. «Cette méthode convient bien pour des produits dont les volumes de production sont faibles à l’échelle de l’économie dans son ensemble, explique Michael Weinold. C’est également le cas des montres suisses, par exemple. Pour les processus pertinents pour l’économie dans son ensemble, en revanche, il faut appliquer la deuxième méthode.»

Un flux de données bidirectionnel

Avec cette approche intégrée («integrated HLCA»), les données ne circulent pas seulement depuis le tableau économique vers la chaîne des processus, mais également en sens inverse, ce qui nécessite une redistribution des secteurs économiques.

Pour illustrer cette méthode, Michael Weinold prend l’exemple du développement de l’énergie éolienne en Suisse: un projet pilote avec dix éoliennes a peu d’effet sur l’ensemble du système énergétique du pays et cela fait de lui un cas pour le bilan écologique par paliers. En revanche, si l’on veut analyser un scénario dans lequel 20 % de la production d’électricité suisse est couverte par l’énergie éolienne, nous sommes tous impliqués en tant que consommateurs de courant. «On a alors besoin de la méthode intégrée», conclut Michael Weinold.

Les éléments mis en évidence par Michael Weinold vont maintenant devoir être intégrés à la pratique: l’objectif est un logiciel qui produise des bilans écologiques hybrides et puisse être également utilisé sans connaissances mathématiques approfondies. Son modèle est le logiciel open source Brightway, développé au PSI pour les bilans écologiques classiques, qui compte aujourd’hui parmi les instruments les plus utilisés dans ce domaine.

Texte: Barbara Vonarburg

À propos du PSI

L'Institut Paul Scherrer PSI est le plus grand institut de recherche en sciences naturelles et en sciences de l’ingénierie de Suisse. Ici sont réunies les grandes installations de recherche suisses, disponibles à la communauté scientifique et à l'industrie. Les propres recherches du PSI portent dans les domaines suivants: Technologies d’avenir, Energie et climat, Innovation santé et Fondements de la nature. Le budget annuel s'élève à 450 millions de francs suisses. Le PSI emploie 2300 personnes, dont environ un quart sont des post-doctorants, des doctorants ou des apprentis. Le PSI fait partie du domaine des EPF, qui comprend également l'ETH Zurich, l'EPF Lausanne, ainsi que les autres instituts de recherche fédéraux Empa, Eawag et WSL.

Contact

Dr Michael Weinold
michael.weinold@psi.ch
[allemand, anglais]

Prof. Russell McKenna
PSI Center for Energy and Environmental Sciences
Institut Paul Scherrer PSI
+41 56 310 23 01
russell.mckenna@psi.ch
[anglais]

Publication originale

Mathematical Unification of Methods for Hybrid Life Cycle Assessment
Weinold MP, Majeau-Bettez G.
Journal of Industrial Ecology, 07.11.2026
DOI: 10.1007/s44498-026-00187-w

Critical analysis of the path-exchange method for hybrid life cycle assessment
Weinold MP, Majeau-Bettez G.
Journal of Industrial Ecology, 01.04.2026
DOI: https://doi.org/10.1007/s44498-026-00023-1

Informations complémentaires

Lien vers le logiciel open source Brightway développé au PSI